服务案例

极端特殊环境用轴承
2023-02-05
来源: 让云

一、极端特殊环境用轴承所用材料

轴承是一种在许多机器中使用的部件,可以在支撑负载(力)的同时平稳地旋转。

特别是用于医疗设备和制造半导体、平面显示器、存储介质等微电子元件的设备的轴承,需要在特殊环境(清洁、真空、腐蚀性、高温等)中使用。对于某些应用,轴承需要具有特殊性能(例如绝缘或非磁性)(见表 1)。

表一:轴承在极端特殊环境下的应用

二、 轴承套圈和滚动体材料

轴承套圈和滚动体的材质一般使用耐滚动疲劳的高碳铬轴承钢。但是,由于洁净、真空等环境不利于轴承涂防腐油,高碳铬轴承钢不耐腐蚀,不能使用。因此,需要选择适合使用环境和特性的特殊钢或陶瓷材料。

1) 特种钢

表2列出了主要特殊钢材料的特性和适宜的使用环境。

* JIS(日本工业标准)或 ANSI(美国国家标准协会)

+++ 极好、++ 好、+ 一般、- 不可接受

a) 在清洁和真空环境中,防腐油会污染环境(因此不能使用),因此使用马氏体不锈钢(JIS SUS440C),因为它具有优异的耐腐蚀性。

b) 在腐蚀环境中,采用马氏体不锈钢。在更恶劣的腐蚀环境中,使用沉淀硬化不锈钢(JIS SUS630),但由于沉淀硬化不锈钢的抗旋转疲劳性不足,因此在使用负荷上有限制。

c) 在高温环境中,马氏体不锈钢在高达300°C的温度下使用。对于高于 300°C 的温度,使用高速工具钢(JIS SKH4 或 ANSI M50)。

陶瓷材质

表 3 显示了主要陶瓷材料的特性和适合的使用环境。

陶瓷材料在真空、腐蚀和高温环境下表现优异,同时具有高度非磁性和高度绝缘的优点。

由于陶瓷材料的密度低于特种钢,因此滚动体的离心力较小(见图 2)。这使得陶瓷材料适合高速旋转。

三、陶瓷轴承

陶瓷轴承有两种基本类型:全陶瓷轴承和混合陶瓷轴承。在前者中,轴承套圈和滚动体均由陶瓷材料制成,而在后者中,只有滚动体是陶瓷的(见图 3)。

在组合陶瓷轴承中,内圈和外圈由适合应用的材料制成。

请注意,根据使用环境和条件,金属、树脂或其他材料可用于保持架。

四、润滑剂

润滑剂在促进轴承稳定顺畅旋转方面起着重要作用。

有关详细信息,请参阅:

轴承的结构是怎样的?结构和零件在减少摩擦中的作用

极端特殊环境下轴承使用的润滑剂有两种:固体润滑剂和润滑脂。

1) 润滑脂

脂润滑优于固体润滑,用于仅允许极少量油蒸发的情况。含氟润滑脂在低蒸气压下化学性质稳定,主要在大气温度或 200°C 或更低温度下使用。

2)固体润滑剂

固体润滑剂用于清洁、超高真空和高温环境(不能使用润滑脂),或不允许润滑脂中的油蒸发的地方。

表 4 显示了主要固体润滑剂的特性和适合的使用环境。

+++优秀、++好、+一般

a) 软金属基固体润滑剂

软金属基润滑剂适用于超高真空环境,因为它们从轴承中排放的气体很少。这些润滑剂通过涂抹滚动元件来使用。

b) 层状晶格基固体润滑剂

热稳定的层状晶格材料非常适合高温环境。它们通过对轴承套圈和保持架进行涂层或将它们包含在保持架材料中来使用。然而,层状晶格材料会释放大量颗粒,使其不适用于清洁环境。

c) 聚合物固体润滑剂

高分子材料,低颗粒排放,适用于清洁和腐蚀性环境,也适用于大气和真空环境以及重复使用条件。聚合固体润滑剂用于涂覆轴承套圈和保持架,或用作保持架材料。

五、极端特殊环境下轴承如何选择合适的材料

润滑剂在促进轴承稳定顺畅旋转方面起着重要作用。

用于极端特殊环境的轴承所使用的材料的最佳组合是通过检查详细的运行条件(例如温度、负荷和转速)来选择的(从满足运行环境和性能条件的各种组合中)。

表 5 显示了清洁环境中使用的轴承材料的几个示例。

六、结论

对于用于极端特殊环境的轴承套圈和滚动体的材料,需要选择适合使用环境和性能的高碳铬轴承钢、特种钢或陶瓷材料。陶瓷材料在真空、腐蚀和高温环境下表现优异,同时具有非磁性和高绝缘性的优点。

用于极端特殊环境的轴承所用的润滑剂,有固体润滑剂和油脂。o 用于极端特殊环境的轴承所用的润滑剂有两种:固体润滑剂和油脂。

用于极端特殊环境的轴承材料的最佳组合是通过检查详细的运行条件(例如温度、负荷和转速)来选择的(从满足运行环境和性能条件的各种组合中)。

七、联系我们

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